Сегодня я хотел бы затронуть тему которая будет касаться дыхательных аппаратов, а точнее: баллонов со сжатым воздухом.
📝 В этой статье, стоит цель понять что такое коэффициент сжатия газа и чем мы пренебрегаем без его учёта.
Дисклеймер:
🚫 Во время нашего рассуждения мы не будем упрекать неточности существующих формул ГДЗС.
🚫 У меня нет цели доказать, что эти формулы не верны. Ещё меньше, мне хочется пытаться их заменить.
✅ В любом случае, на данный момент все расчёты ГДЗС регламентированы 640-м приказом, и должны ему соответствовать.
Пример расчётов:
⚖️ Для того чтобы сравнить объём доступного воздуха для ГДЗ и сделать это соответственно реальности, представим 2 ситуации:
- ГДЗ с полным баллоном 300атм, дышит 50 атм. То есть до 250 атм;
- ГДЗ на резерве 50 атм дышит весь свой оставшийся запас воздуха. (Условно до 0атм, так как мы знаем, что нельзя оставлять баллон пустым 🤫)
🫧 В обоих случаях ГДЗ дышал 50 атм. При расчётах, появляется интересная картина:
- В первом случае (250-300) ГДЗ использовал ≈ 293 литра воздуха;
- Во втором (0-50), он использовал ≈ 349 л.
⚠️ Хотя казалось бы, и там и там 50 атм. Но разница в 58 литров. Исходя из 640-го, это почти 1,5 минуты расхода воздуха.
Для тех, кто играет в «10 очков»: тоже немаловажно в каком диапазоне вы дышите те самы 10 атм.
Почему так получилось?
Узнаем ниже 👇
Приказы ГДЗС:
📊 Сегодня мы остановимся на формуле посчета количества доступного воздуха для ГДЗ.
Немного напомню, по 640 приказу: за основу берётся объём сосуда и его давление, все это делится на расход воздуха.
Пример:
(7 л х 300 атм) / 45 л/мин
Из этой формулы мы уберем деление на 45 л/мин, так как нас сегодня интересует только объём доступного воздуха:
7л х 300атм
🔄 Если немного вспомнить, то в предыдущем приказе (утратил силу) МЧС №3 от 09.01.2013 велись немного другие расчёты. Та же формула, что мы рассматривали выше в версии № 3-го приказа, пример:
(7 л х 300 атм) / 1,1
Я так же убрал отсюда расход воздуха в л/мин.
🤔 Что такое 1,1 и почему его убрали из 640? Это, как раз, тот самый коэффициент сжатия воздуха, который исчез во благо упрощения формул.
Разный подход:
Из 2 формул разных приказов, уже можно заметить разные результаты:
- № 640 п. = 2100 л
(7•300) =2100
- № 3 п. ≈ 1909 л
(7•300)/1,1 = 1909,09
📌 Разница в
⚠️ Не секрет, что в 640-м — условный коэффициент сжатия укрыли в расходе, что тоже не верно.
Поэтому в конечном итоге:
- № 3 п. = 40•1,1= 44 л/мин;
- № 640 п. = 45 л/мин.
Коэффициент сжатия:
Если говорить простым языком, то сжатый газ при высоких давлениях ведет себя не так просто, как могло бы нам показаться.
🖇️ Молекулы газа начинают сталкиваться, притягиваться и мешать друг другу.
Коэффициент сжатия (КС) — это показатель того, насколько реальный газ отличается от «идеального». Это поправка на реальность изучаемого газа.
КС идеального газа: Z = 1
💨 Этот коэффициент показывает, «насколько честно» газ под давлением превращается в определённый объём (при атмосферном давлении).
Еще проще:
Сравним 2 объёма воздуха, если их условно дышит ГДЗ (привести к атмосферному давлению), то в условиях использования ДА:
Объём 1 атм в диапазоне от 9 до 10 атм на манометре ≠ объёму 1 атм в диапазоне 299 до 300 атм на манометре.
📌 Так как при разном давлении действует разный коэффициент сжатия.
Неточности расчётов приказов:
🔹 В приказе № 640 не упоминание КС в формуле обозначает, что в сосуде условно идеальный газ. КС (Z) = 1. В физике — это не верно при наличии избыточного давления.
🔹 В приказе № 3 упомянется КС (Z) = 1,1. Это тоже не верно, так как для каждого давления есть свой КС. Кстати, КС для 300 атм:
Z(300) ≈ 1,11.
📌 Коэффициент сжатия представляет собой кривую, которая не является прямо-пропорциональной.
Продолжение:
📈 Пока вы читаете эту статью, я разрабатываю математическую модель, по которой можно расчитать точнее реальный доступный воздух в баллоне.
🐳 «Пожарный Кашалот» реализует веб интерфейс, для того, чтобы вы могли ей пользоваться.
Продолжение следует...
Удачи вам 🔥💪